ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Эталонная оценка качества изображений композиционных материалов, подверженных воздействию положительных и отрицательных температур

  • Афонин Виктор Васильевич - ациональный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева)
  • Ерофеева Ирина Владимировна - Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН)
  • Зоткина Марина Михайловна - Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева)
  • Емельянов Денис Владимирович - Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева)
  • Подживотов Николай Юрьевич - Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2019.1.83-93
Страницы: 83-93
Введение. Рассмотрен вопрос сравнительной оценки качества изображений, полученных в результате сканирования тестовых композиционных материалов, экспонированных в условиях циклического воздействия положительных и отрицательных температур. Осуществлена сортировка образцов относительно эталонной числовой метрики, выраженной в процентах. Материалы и методы. Сравниваемые композиты отличаются по составу относительно контрольного образца. Периодическое сканирование испытуемых композитов проводится в течение нескольких контрольных точек времени. Сравнительный анализ качества изображений тестовых композитов выполняется как в течение всего времени экспонирования, так и в контрольных точках времени. На основе существующего алгоритма Structural Similarity Index for measuring image quality (SSIM - индекс структурного сходства для измерения качества изображения) выявлены процентные показатели качества образцов в зависимости от состава и времени экспонирования. Полученные результаты позволяют осуществлять отбор композиционных материалов в соответствии с уровнем структурного сходства по структурным цветовым характеристикам. Согласно алгоритму SSIM получающиеся значения метрик лежат в диапазоне [-1; +1]. Полное структурное сходство соответствует величине, равной единице. Предлагается метрику SSIM выражать в процентах с преобразованием того, что изменение цветового структурного различия относительного контрольного образца может изменяться от нуля до 100 %. Результаты. Для предлагаемого способа сравнения изображений отсканированных образцов композиционных материалов использовалось десять образцов различного состава. Числовые результаты эксперимента с их графической визуализацией дают наглядное представление о характере изменения цветовых характеристик относительно контрольного образца. Последовательная оценка в точках экспонирования показывает характер изменения свойств материалов от длительности экспонирования в условиях циклического изменения положительных и отрицательных температур. Выводы. Предложенная эталонная оценка качества изображений на основе существующего алгоритма SSIM позволяет оперативно исследовать группы материалов, изменение свойств которых вызвано их экспонированием в неблагоприятных эксплуатационных условиях.
  • композиционные материалы;
  • эталонная оценка качества изображений;
  • положительные и отрицательные температуры;
Литература
  1. Нефедов Н.И., Семенова Л.В., Кузнецова В.А., Веренинова Н.П. Лакокрасочные покрытия для защиты металлических и полимерных композиционных материалов от старения, коррозии и биоповреждений // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 8. С. 393-404. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-393-404
  2. Ильина Л.В. Повышение прочностных характеристик цементных композитов на основе цемента длительного хранения // Фундаментальные исследования. 2011. № 12-1. С. 112-116.
  3. Баженов Ю.М., Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Конструирование структур современных бетонов: определяющие принципы и технологические платформы // Строительные материалы. 2014. № 3. С. 6-14.
  4. Бобрышев А.Н., Ерофеев В.Т., Козомазов В.Н. Физика и синергетика дисперсно-неупорядоченных конденсированных композитных систем. СПб. : Наука, 2012. 476 с.
  5. Гусев Б.В. Наноструктурирование бетонных материалов // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 1. С. 7-10.
  6. Калашников В.И., Ерофеев В.Т., Мороз М.Н., Троянов И.Ю., Володин В.М., Суздальцев О.В. Наногидросиликатные технологии в производстве бетонов // Строительные материалы. 2014. № 5. С. 88-91.
  7. Ерофеев В.Т., Баженов Ю.М., Калгин Ю.И. Дорожные битумоминеральные материалы на основе модифицированных битумов (технология, свойства, долговечность). Саранск : Изд-во Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева, 2009. 276 с.
  8. Ерофеев В.Т., Твердохлебов Д.А., Тармосин К.В. и др. Фурфуролацетоновые композиты каркасной структуры / под общ. ред. В.Т. Ерофеева. Саранск : Изд-во Мордовского университета, 2008. 220 с.
  9. Королев Е.В., Прошин А.П., Ерофеев В.Т. и др. Строительные материалы на основе серы / под общ. ред. А.П. Прошина. Пенза ; Саранск : Изд-во Мордовского университета, 2003. 371 с.
  10. Ерофеев В.Т., Баженов Ю.М., Завалишин Е.В., Богатов А.Д., Асташов A.M., Коротаев С.А. и др. Силикатные и полимерсиликатные композиты каркасной структуры роликового формования / под общ. ред. Ю.М. Баженова, В.Т. Ерофеева. М. : Изд-во АСВ, 2009. 160 с.
  11. Бобрышев А.Н., Ерофеев В.Т., Козомазов В.Н. Полимерные композиционные материалы. М. : Изд-во АСВ, 2013. 480 с.
  12. Ерофеев В.Т., Баженов Ю.М., Богатов А.Д. и др. Строительные материалы на основе отходов стекла. Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2005. 120 с.
  13. Ерофеев В.Т., Меркулов И.И., Меркулов А.И., Ерофеев П.С. Оптимизация составов бетонов с применением численного моделирования. Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2006. 100 с.
  14. Калашников В.И., Ерофеев В.Т., Тараканов О.В. Суспензионно-наполненные бетонные смеси для порошково-активированных бетонов нового поколения // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2016. № 4 (688). С. 30-37.
  15. Ерофеев В.Т., Черкасов В.Д., Лаптев Г.А., Ерофеев П.С., Меркулов А.И. Моделирование свойств металлобетонов // Фундаментальные исследования. 2015. № 2 (17). С. 3699-3708.
  16. Ерофеев В.Т., Черкасов В.Д., Емельянов Д.В., Ерофеева И.В. Ударная прочность цементных композитов // Academia. Архитектура и строительство. 2017. № 4. С. 89-94.
  17. Максимова И.Н., Макридин Н.И., Ерофеев В.Т., Скачков Ю.П. Структура и конструкционная прочность цементных композитов. М. : Изд-во АСВ, 2017. 400 с.
  18. Ерофеева И.В., Афонин В.В., Федорцов В.А., Емельянов Д.В., Подживотов Н.Ю., Зоткина М.М. Исследование поведения цементных композитов в условиях повышенной влажности и переменных положительных температур // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. Т. 13. № 4. С. 66-81. DOI: 10.22337/2587-9618-2017-13-4-66-81
  19. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф. и др. Биологическое сопротивление материалов. Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2001. 193 с.
  20. Добшиц Л.М. Физико-математическая модель разрушения бетона при попеременном замораживании и оттаивании // Жилищное строительство. 2017. № 12. С. 30-36.
  21. Латыпов В.М., Латыпова Т.В., Луцык Е.В., Федоров П.А. Долговечность бетона и железобетона в природных агрессивных средах. Уфа : Изд-во Уфимского государственного нефтяного технического университета, 2014. 288 с.
  22. Загоруйко Т.В. Структурные изменения композиционных материалов в условиях термических воздействий // Пожаровзрывобезопасность. 2011. Т. 20. № 10. С. 8-10.
  23. Кряжев Д.В., Смирнов В.Ф. Роль факторов климатического старения в оценке устойчивости полимерных материалов к действию микроскопических грибов // Пластические массы. 2010. № 6. С. 46-48.
  24. Старцев С.А. Биоповреждение строительных конструкций как фактор, снижающий долговечность зданий и сооружений // Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве : сб. тр. Междунар. конф. по проблемам долговечности зданий и сооружений в современном строительстве, 10-12 октября 2007, Санкт-Петербург. СПб. : РИФ «Роза мира», 2007. С. 20-24.
  25. Степанова В.Ф., Фаликман В.Р. Современные проблемы обеспечения долговечности железобетонных конструкций // Бетон и железобетон - взгляд в будущее : науч. тр. III Всерос. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону. М. : НИУ МГСУ, 2014. С. 430-444.
  26. Федорцов А.П. Физико-химическое сопротивление строительных композитов и способы его повышения. Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2015. 464 с.
  27. Карпенко Н.И., Карпенко С.Н., Ярмаковский В.Н., Ерофеев В.Т. О современных методах обеспечения долговечности железобетонных конструкций // Academia. Архитектура и строительство. 2015. № 1. С. 93-102.
  28. Ерофеев В.Т., Смирнов В.Ф., Морозов Е.А., Атыкян Н.А., Смирнова О.Н., Губанов Д.А. и др. Микробиологическое разрушение материалов / под общ. ред. В.Т. Ерофеева, В.Ф. Смирнова. М. : Изд-во АСВ, 2008. 128 с.
  29. Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Богатова С.Н., Смирнов В.Ф., Захарова Е.А. Исследование биостойкости строительных материалов с учетом их старения // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Сер. : Строительство и архитектура. 2011. № 22 (41). С. 73-78.
  30. Бажанова М.Е., Ерофеев В.Т. Стойкость трубопроводных материалов в условиях воздействия почвенных микроорганизмов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 1. С. 31-33.
  31. Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Богатова С.Н., Казначеев С.В., Смирнов В.Ф. Влияние эксплуатационной среды на биостойкость строительных композитов // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 7 (33). С. 23-31. DOI: 10.5862/MCE.33.3
  32. Ерофеев В.Т., Федорцов А.П., Богатов А.Д., Федорцов В.А. Основы математического моделирования биокоррозии полимербетонов // Фундаментальные исследования. 2014. № 12-4. С. 701-707.
  33. Ерофеев В.Т., Афонин В.В., Черушова Н.В., Зоткина М.М., Митина Е.А., Зоткин В.Б. и др. Методы и алгоритмы оценки качества поверхности строительных изделий и конструкций // Фундаментальные исследования. 2016. № 4-1. С. 33-40.
  34. Ефлов В.Б., Копарев В.С., Васильев С.Б. Разработка метода оптического анализа изображения поверхности образца древесно-цементного композита // Resources and Technology. 2014. Т. 11. № 1. С. 77-110. DOI: 10.15393/j2.art.2014.2841
  35. Бабкин П.С., Павлов Ю.Н. Анализ и сравнение объективных методов оценки качества изображений // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. № 9. С. 203-215. DOI: 10.7463/0914.0726368
  36. Павлюк Е.В. О метриках оценки качества сегментации изображений // Математическое моделирование в естественных науках. 2015. Т. 1. С. 332-336.
  37. Демин О.В., Смолин Д.О., Першин В.Ф. Оценка качества смеси сыпучих материалов на основе анализа их цифровых изображений // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 157. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=8716
  38. Сидоров Д.В. К вопросу оценки качества множества восстановленных изображений // Прикладная информатика. 2008. № 4 (16). С. 92-95.
  39. Wang Z., Simoncelli E.P., Bovik A.C. Multiscale structural similarity for image quality assessment // The Thrity-Seventh Asilomar Conference on Signals, Systems & Computers, 2003. Pp. 44-50. DOI: 10.1109/acssc.2003.1292216
  40. Wang Z., Bovik A.C., Sheikh H.R., Simoncelli E.P. Image quality assessment: from error visibility to structural similarity // IEEE Transactions on Image Processing. 2004. Vol. 13. Issue 4. Pp. 600-612. DOI: 10.1109/tip.2003.819861
  41. Wang Z., Simoncelli E.P. Translation insensitive image similarity in complex wavelet domain // Proceedings. (ICASSP ‘05). IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 2005. Vol. 2. Pp. 673-576. DOI: 10.1109/icassp.2005.1415469
  42. Yeganeh H., Wang Z. Objective quality assessment of tone-mapped images // IEEE Transactions on Image Processing. 2013. Vol. 22. Issue 2. Pp. 657-667. DOI: 10.1109/tip.2012.2221725
  43. Ерофеева И.В. Физико-механические свойства, биологическая и климатическая стойкость порошково-активированных бетонов : автореф. дис. … канд. техн. наук. Пенза, 2018. 28 с.
СКАЧАТЬ (RUS)